Термокаталитический детектор газа

 

Область применения: газовый анализатор атмосферы на объектах метал лургической, химической и др. областях промышленности. Сущность изобретения: детектор содержит реакционную камеру, в которой размещены чувствительный и компенсационный термоэлементы, включенные соответственно в измерительную и компенсационную мостовые схемы с усилителями , установленными между диагоналями каждого моста. В каждой мостовой схеме установлен потенциометр, подвижные контакты электрически объединены и подключены к генератору переменного напряжения . Возникающий сигнал модуляции через усилители и детекторы поступает на дифференциальный усилитель, выходное напряжение которого несет информацию о концентрации измеряемого вещества. Л ил. у 6

союз советскИх социАлистических

РЕСПУБЛИК ((9) (! !) (з!)з G 01 N 27/16

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДООМСТВО СССР

-(ГОСПАТЕНт СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K ABTOPCKOMY CBMPETEftbCTBY

1 —,.: .:: .:-.. "..:::.;::2 (21) 4т81849я0/26 ..; ": ., и!)окмуь|шленйокст ти . Сущность изобретения, (22) 23,04.90 -::: ": . детектор содержит реакционную камеру, в (46) 30.12.92. Бюл. l4 48:: .:. :: - :: " которой размещены чувствительный и ком(71) Особое проектйое-конструкторСкое бю- пенсационный термозлементы, включенро Научно-производственного обьединения ные соответственно в измерительную и

"Черметавтоматика":: . ;. .. компенсационную"мокстовые схемы с уси(72) В.К.Карасов„Е.Е.Плтавиискйй и И.В.! (о- лителями, установленными между-диаго- лянский - :...::::; .:.: .::.: " ;-:::" : .: налями каждого моста. 8 каждой мостовой (66) Автоурскоесвидететльство СССРНГ 1223116, схеме установлен йотенциометр, подвиж кл.GOT@27/16, 1986, :- .. ные контакты электрически обьединены и

Авторское свидетельство СССР %1206670, подключены к генератору переменйого на кл..G 01 и 27/16, 1986; : .::. пряжения, Возникающий сигнал модуля(54) ТЕРМОКАТАЛИТИЧЕСКИЙ ДЕТЕКТОР: ции через усилителйи детекторы поступает

ГАЗА:.;::-,::: .:,.:; :.; .::.:: - ., -.. надйфференциальныйуСилитель, выходное (67) Область применения; газовый айа- напряжение котоурого несет информацию .. лизатор атмосферы на объектах метал-. о концентрации измеряемого вещества. лургической, химической и др, областях 1 ил.

3юа

° и

ЪФ т, Изобретение относится к аналитическомУ пРибоРостф)Етнйюп и может быть использовано при разработке газоанализаторов, калориметров и систем контроля газовой атмосферы на обьектах металлургической, химической, теплоэнергетической. нефтехимической и горной промышленности, Известен термохимический газоаналиэатор, содержащий две последовательно включенные в цепь питания мостовые схемы, у которых постоянные резисторы соот- ветствующих плеч имеют одинаковые . сопротивленйя, усилитель авторегулятора, установленного в цепи питания моСтбвыхя — схем; причем усилитель авторегулятора включен в измерительную диагональ иэмем рительной мостовой схемы.

Недостатком этого устройства является нйзкая точность при измерениях, так как О© измерительный ie компеянсационйый мосты Ф" включены в цепь питания йоследовательно "О и при каталитическомгорений йа измери- О тельном термоэлементе измерительный мост балансируется за счет авторегулировании тока питания, при атом температуры измерительного i4 компенсационного термоэлементов приобретают различные значения, а, следовательно, различна и теплоотдача, что ведет к сниженйю точности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой ямяется термокаталитический детектор газа, содержащий реакционную камеру, в кото рой размещены чувствительный и компенсациойный термоэлементы, две мостовые измерительные

1784902 схемы, два усилителя и регистратор, причем чувствительный и компенсационный термоэлементы включены соответственно в плечи мостовых измерительных схем, измерительные диагонали" которых через усилители подсоединены к соответствующим диагоналям питания мостовых схем, а в одно плечо компенсационный мостовой измерительной схемы установлен переменный потенциометр. „

Недостатком этого устройства является низкие чувствйИ1ьйость и точность .

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности устройства, На чертеже приведена функциональная схема термокаталитического детектора газа.

Детектор содержит реакционную камеру 1, в которой размещены чувствительный термоэлемент (ЧТЭ) 2 и компенсационный термоэлемент {КТЗ) 3. ЧТЗ 2 включен в плечо измерительной мостовой схемы, состоящей из сопротивлений 4, 5 и потен циометра 6. КТЭ 3 включен в плечо компенсационной измерительной мостовой схемы, состоящей. из сопротивлений 7, 8 и потенциометра 9, К измерительным дйагоналям мостовых схем подсоединены усилители соответственно 10 и 11, выходы которых подсоединены к диагоналям питания мостовых измерительных схем. Устройство содержйт также усилители 12, 13 переменного тока, два конденсатора 14, 15, два детектора 16, 17, регистратор 18, дифференциальный усилитель (ДУ) 19 и генератор 20 переменного напряжения. Входы усилителей 12 и 13 через соответствующие конденсаторы 14 и 15 подсоединены в ЧТЭ

2 и КТЗ 3, Выходы усилителей 12 и 13 через детекторы 16 и 17 подсоединены к входам

ДУ 19, к выходу которого подсоединен реги= стратор 18. Подвижные контакты потенциометров 6 и 9 объединены и подсоединены к генератору 20.

Устройство работает следующим образом, Исследуемая смесь, содержащая газноситель (воздух) и метан с концентрацией впределах 0,,1 — 4 об. 7;, пропускается через реакционную камеру 1. Параметры смеси: давление Р - 80 Па, расход 6 - 15 л/ч, температура 40 С поддерживается постоянными, Включается питание схемы, при этом в диагоналях мостовых измерительных схем, к которым подключены усилители 10, 11, появляются сигналы разбаланса, в результате чего через усилители 10,.11 обес- . печивается питание схемы. ЧТЭ 2 и КТЭ 3 начинают нагреваться, что приводит к изменению их сопротивления и уменьшению сигналов разбаланса. Сбалансировайные

Сх ANx + BNx+ С, где Nx — значение выходного сигнала дифференциальногого усилителя;

А, В, С- коэффициенты пропорциональности.

Коэффициенты А, В, С определяются при градуировке детектора путем пропускания через реакционную камеру градуировочных газовых смесей с известной концентрацией, соответствующей началу,. середине и концу диапазона измерений..

Формула изобретения

Термокаталитический детектор газа. содержащий реакционную камеру, в которой размещены чувствительный и компенсационный термоэлементы. две мостовые измерительные схемы, два усилителя и регистратор, причем чувствительный и компенсационный термоэлементы включены соответственно в плечи мостовых измерительных схем, измерительные диагонали комосты поддерживают напряжение на термоэлементах с точностью 0,01$, при этом термоэлементы приобретают температуру. определяемую номиналом резисторов 6, 9, 5 Одновременно под действием выходного сигнала генератора 20 переменного напряжения синхронно и периодически изменяется сопротивление резисторов 6, 9, в результате чего так же синхронно и перио10 дическй изменяется температура термоэлементов. Величина выходного сигнала генератора-20 регулируется так, чтобы колебания температуры термоэлементов находились в пределах 5 — 30 от значения

15 температуры, определяемой номиналами резисторов 6, 9. В результате этого на чувствительном и компенсационном термоэле-. ментах падение напряжения представляет собой модулированный сигнал, .На входы

20 усилителей 12, 13, подключенных через конденсаторы к термоэлементам, поступает сигнал переменной составляющей напряжения. После усиления и выпрямления сигналы в виде напряжений постоянного. тока

25 поступают на входы ДУ. 19.

Если в исследуемой смесй отсутствует каталитически превращаемая компонента," то на выходе ДУ 19.сигнал отсутствует, при наличии в смеси каталитически превращае30 мой компоненты на выходе усилителя появляется сигнал, величина которого

-. пропорциональна концентрации компоненты.

Значейие концентраций каталитически

35 превращаемой компоненты определяется из выражения

1784902

< °

Составитель В, Карасов

Техред М.Моргентал . Корректор А. Козориз

Редактор Т. Егорова. Заказ 4361 .. Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

5 торых через усилители подключены к соответствующим диагоналям питания. а в одно плечо компенсационной мостовой измерительной схемы установлен переменный потенциометр, отличающийся тем, что, 5 с целью повышения чувствительности и точности устройства, в него введены два усилителя переменного тока. два конденсатора, два детектора, дифференциальный усилитель и генератор переменного напряжения, 10 входы усилителей через конденсаторы подсоединены соответственно к чувствитель6 ному и компенсационному термоэлементам, выходы усилителей переменного тока через детвкторы подсоединены к входам дифференциального усилителя, к выходу которого подключен регистратор, в плечо измерительной мостовой схемы установлен переменный потейцйометр, подвижный: контакт которого соединен с подвижным контактом потенциометра компенсационной мостовой измерительной схемы и подключен к генератору переменного най ряжения.